Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente - Tesi di Dottorato
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Questa collezione raccoglie le Tesi di Dottorato afferenti al Dipartimento di Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio e Ingegneria Chimica dell'Università della Calabria.
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Item Analisi, previsione e metodologia innovativa per la gestione del rischio costiero da mare – Il caso studio di Belvedere Marittimo (CS)(Università della Calabria, 2023-05-23) Sinopoli, Salvatore; Maiolo, Mario; Alvise Mel, RiccardoI numerosi episodi di allagamenti ed i continui fenomeni di arretramento delle spiagge espongono ad elevato rischio abitanti e beni presenti sulle coste. Le mareggiate influenzano l'evoluzione e la vita delle comunità costiere, e in aggiunta i cambiamenti climatici introducono elementi di aggravio, evidenziando una sfida amministrativa per la protezione e la gestione di questi territori. L’esempio fornito da opere di difesa costiera già presenti sul territorio calabrese e l’analisi dell’efficacia e degli effetti da esse prodotti ha permesso di individuare nel ripascimento protetto di Calabaia a Belvedere Marittmo (CS) un caso studio significativo, che da venti anni protegge la spiaggia e il vicino centro abitato. Per comprendere meglio le caratteristiche dell’opera e la sua applicabilità sono state quindi condotte delle campagne di indagine ed acquisizione dati, che hanno permesso di ricostruire digitalmente l’opera e di analizzarla attraverso il modello numerico MIKE-21FM. Le analisi hanno permesso di evidenziare i limiti ed i pregi di questa tipologia di opera, quantificandone il campo di applicabilità. Inoltre i dati acquisiti durante le campagne di indagine hanno permesso di estendere l’analisi a tutto il paraggio dell’area Diamante-Bonifati sotto l’aspetto sia morfologico che climatico, ricostruendo eventi estremi che nel tempo si sono abbattuti sulla costa, modellandone di futuri in relazione ai possibili cambiamenti climatici, e fornendo quindi una metodologia di simulazione e di analisi per le strategie di mitigazione dei rischi costieri.Item Geologia ed evoluzione tettono-stratigrafica del acino di Cirò fra S. Morello (CS) e strongoli (KR): implicazioni paleogeografiche durante i Serravalliano-Tortoniano(Università della Calabria, 2023-06-28) Arcuri, Nicodemo; Critelli, Salvatore; Muto, FrancescoItem Criteri e metodi er la predisposizione di studi di pericolosità da alluvione a scala di bacino mediante l'uso di modelli numerici bidimensionali di tipo "RAIN ON GRID"(Università della Calabria, 2023-05-23) Lombardo, Margherita; Critelli, Salvatore; Macchione, Francesco; Fiorentino, Mauro; Russo, BeniaminoIn contesti come quello Calabrese, l’attuazione della Direttiva Europea sulle Alluvioni (Flood Directive, 2007/60/CE) ha subito ritardi, principalmente legati alla mancanza di cooperazione tra gli enti preposti e alla disuniformità delle informazioni territoriali. Questo ha fatto sì che le mappe della pericolosità e del rischio da alluvione, strumenti ai quali la Direttiva riconosce un ruolo fondamentale per la pianificazione della gestione del rischio, si presentino come poligoni frammentati e mosaici di studi ottenuti mediante modelli a diversa complessità. La ricerca in questo settore sta spingendo verso l’introduzione e l’impiego di criteri più rigorosi e metodi fisicamente basati per la valutazione della pericolosità idraulica finalizzata alla pianificazione e alla gestione del rischio. Le considerazioni sulle potenzialità e i vantaggi legati all’applicazione dei modelli 2D fisicamente basati a supporto delle analisi di pericolosità e di rischio da alluvione a scala di bacino idrografico sono suffragate da numerosi studi disponibili in letteratura. A queste considerazioni sono legate le motivazioni del presente lavoro di tesi, che, partendo da una overview sui recenti avanzamenti e sulle problematiche ancora aperte nel campo degli studi sulle inondazioni, ha inteso approfondire alcuni degli aspetti di maggiore interesse scientifico al fine di suggerire dei criteri e dei metodi innovativi e di facile implementazione in modelli bidimensionali a supporto degli studi di pericolosità a scala di bacino. L’attenzione è stata rivolta, più nello specifico, verso gli items elencati di seguito: - Metodi innovativi per una preliminare individuazione delle aree potenzialmente inondabili; - Criteri per la definizione degli scenari pluviometrici di progetto; - Inclusione nella modellazione degli effetti idraulici indotti dall’interazione della piena con opere di attraversamento; - Criteri idrodinamici per la valutazione della vulnerabilità dei beni esposti.Riguardo gli aspetti connessi ad una preliminare individuazione delle aree potenzialmente inondabili è stato messo a punto un framework metodologico basato sull’uso di un modello idrodinamico bidimensionale a partire da un input di pioggia distribuito congiuntamente all’impiego dell’informazione topografica di tipo LiDAR (Ligth Detection And Ranging). Attenzione particolare è riservata al set-up del dominio di calcolo, il quale prevede l’elaborazione di una griglia computazionale localmente rifinita, che consente di ridurre gli oneri computazionali. Ciò si rivela utile in particolare ove sia prevista l’esecuzione di simulazioni multi-scenario per uno stesso caso studio. Il framework metodologico è stato applicato all’intera fascia costiera comprendente i bacini del torrente Soverato e del fiume Ancinale. La validazione dei risultati è stata eseguita sulla base delle informazioni storiche reperibili da archivi regionali e rilievi post-evento. La delimitazione delle aree inondabili, ottenuta per via idrodinamica, è stata inoltre messa a paragone con quella ricavata mediante un metodo morfologico-idraulico su cui attualmente sono basate le misure di salvaguardia regionali. Riguardo la componente idrologica, si propone, sulla base dei principali studi regionali disponibili, un criterio per la definizione di un input idrologico distribuito nello spazio e nel tempo, adatto alle peculiarità climatiche e si analizzano le implicazioni di tale scelta progettuale sull’estensione delle aree inondabili riconducibili agli scenari associati a probabilità di accadimento bassa, media ed elevata, come suggerito dalla Direttiva Alluvioni. Lo stesso caso studio è poi stato oggetto di un’analisi finalizzata alla ricostruzione numerica dell’evento di Soverato del 2000. E’ stato inoltre messo a punto un flow-chart a supporto della modellazione a scopo ricostruttivo di eventi alluvionali passati e di analisi di tipo what if per valutare la possibilità di includere nel modello i fenomeni di ostruzione di ponti e attraversamenti. Il flow-chart è basato sulla valutazione di fattori predisponenti diretti o indiretti. Per la trattazione equivalente degli effetti idraulici indotti a scala territoriale da fenomeni di occlusione e repentina disostruzione di ponti è stato implementato un metodo basato sull’uso dinamico di una scabrezza equivalente, che consente di riprodurre sia l’effetto di rigurgito imputabile alla presenza dell’ostruzione, sia l’onda conseguente alla rapida disostruzione. Il metodo è stato validato, ammettendo l’analogia con il caso di dam-break con deflusso di base. L’applicazione del metodo ha consentito di ottenere una affidabile ricostruzione delle dinamiche di un evento anche in termini di evoluzione della piena. L’applicazione del metodo messo a punto ha anche permesso di evidenziare come l’inclusione di “eventi associati” nella modellazione possa permettere di apprezzare l’effetto di aggravio in termini di vulnerabilità degli elementi esposti. Considerazioni di questo tipo sono, in prospettiva di una stima dei tempi di intervento, più interessanti rispetto alle valutazioni inerenti i valori massimi registrati durante tutto l’evento stesso. Infine, proprio con riferimento ai criteri di vulnerabilità, nell’ultima parte della tesi si è voluto dare spazio ad alcune valutazioni inerenti i criteri con cui eseguire le analisi di rischio in presenza di beni culturali esposti, spesso trascurati dalla letteratura scientifica, che si concentra sulla vulnerabilità delle persone. Per questo tipo di beni la modellistica idrodinamica basata sulle equazioni complete del moto vario è capace di supportare analisi per la definizione delle migliori strategie per la conservazione dei beni esposti a rischio. In presenza di beni esposti all’azione diretta delle precipitazioni, i criteri di vulnerabilità dovrebbero essere basati sulla valutazione di grandezze derivate come gli sforzi tangenziali. L’applicazione al caso della Villa Romana di Els Munts ha messo in evidenza come per questo tipo di beni, gli scenari di progetto dovrebbero includere anche scenari di pioggia frequente in quanto capaci anch’essi di provocare gravi perdite al bene esposto.Item Approccio integrato alla gestione strategica delle reti idriche per l’ottimizzazione delle performance di sistema(Università della Calabria, 2023-05-23) Femiano, Rossella; Critelli, Salvatore; Belgiorno, VincenzoStrategic integrated approach for hydraulic network management and optimization of performance system Water plays a significant role in the twin transition towards a greener and digital European society. Water scarcity is an increasingly frequent and worrying phenomenon that affects at least 11% of the European population and 17% of EU territory. It is estimated that some 20-40% of Europe’s available water is being wasted (leakages in the supply system, no water saving technologies installed, too much unnecessary irrigation, dripping taps etc.). The main goal of this PhD thesis is to develop an integrated methodology improving the efficiency of the drinking water service through the reduction of network losses and the decrease of maintenance interventions. The proposed model, with a strong application approach, considers specifically the infrastructural assets and the efficiency criteria indicated by ARERA (i.e. the Italian Organism of Regulation of the Water Supply), in coherence with the various hierarchical plans such as the “Management Plan of Water” introduced by the European Directive 2000/60/CE and allows a quick follow up of system to identify the best solution for maximizing performance indexes. The methodological path, structured in several distinct and consequential phases, foresees the actual investigation of the physical and operating conditions of the hydraulic assets: an in-depth knowledge of the system is essential to analyse the service and improve its quality, to make more informed decisions in real-time and to direct investments towards concrete and effective priorities. This approach, thanks to the use of decision-making process with predictive and prescriptive algorithms, is useful for accurately planning interventions even in the medium-term long term and to optimize the maintenance activity based on the reconnaissance analysis of the actual state of the networks rather than the theoretical useful life. The tool built in this research activity allows the achievement of the general objectives of the European legislation on water, of the national regulation of the sector and - indirectly - of adaptation to climate change: it is based on international asset management best practices so it helps to identify specific processes for effective management of water networks in terms of intervention planning, monitoring and system control. Below are summarized in simple "operative guidelines", the thesis outcomes useful for evaluating the water system and the possible choices to adopt to improve its management and operational performance1. Overview of the reference regulatory framework with the combined reading of various regulatory acts of both a sectoral (concerning water services) and general nature, with particular reference to the regulation on local public services, public procurement, corporate shareholdings of public administrations; 2. Investigation on the regulatory framework of the IWS that takes into account the stratification and complexity of multilevel governance; 3. Insights on the construction, technological and maintenance aspects of the main assets of an aqueduct system;: 4. Adequate monitoring of functional parameters and careful analysis of network behaviour through: 4.1 Construction of multi-parametric indices starting from the aggregation of simple data processed in statistically significant period and compared to a homogeneous reference area (Macro - ARERA indicators (M1 and M2) - KPIs (Key Performance Indicators)); .2 Hydraulic modelling and definition of significant parameters for the implementation of technical and management choices to optimize the service: Districtualisation; Positioning of pressure reducing valves; Planning of reduction activities and active control of losses; Identification of network sections to be rehabilitated or replaced ollowing these four steps, immediately applicable, it is possible to increase the performances, in terms of efficiency and economy, of water service both in the "ordinary management" and in more wide-ranging strategic projects. The research activity carried out allowed to build a simple, flexible but at the same time objective and scalable tool for the evaluation and control of network anomalies as well as having identified the significant parameters that affect the main issues of the service (network losses and interruptions in supply water).Item Gas permeation through zeolite membranes: modelling and experimental analysis(Università della Calabria, 2020-03-27) Zito, Pasquale Francesco; Critelli, Salvatore; Barbieri, Giuseppe; Brunetti, AdeleLa separazione gassosa è uno stadio fondamentale in numerosi processi industriali, in quanto consente la purificazione e il recupero di componenti ad alto valore (come H2) e, allo stesso tempo, la riduzione delle emissioni di vari inquinanti atmosferici, quali, ad esempio, la CO2. Tradizionalmente, essa viene condotta tramite assorbimento e distillazione criogenica, tecniche ben note e consolidate. Tuttavia, entrambe risultano ad alto impatto ambientale, in quanto necessitano dell’impiego di un solvente (assorbimento) o di condizioni operative drastiche (distillazione criogenica). Pertanto, nell’ottica di uno sviluppo più sostenibile, che vada nella direzione della green chemistry (ovvero progettare prodotti e processi che evitino o riducano l’utilizzo e la produzione di sostanze dannose per l’ambiente) e segua i principi della Process Intensification in termini di minori consumi energetici e volumi di impianto, le membrane rappresentano una valida alternativa ai processi tradizionali. In questo lavoro di dottorato, sono state studiate le potenzialità delle membrane zeolitiche nel separare correnti gassose contenenti CO2, gas permanenti (N2, H2, CH4) e vapore, mediante un’indagine modellistica e sperimentale. Il trasporto di materia attraverso i pori zeolitici è stato descritto sviluppando un modello ad-hoc che considerasse la competizione tra surface diffusion e gas translation diffusion. Tale modello, validato per miscele secche ed umide su membrane di vario tipo (SAPO-34, DDR, NaY, 4A), è stato utilizzato per prevedere la separazione multicomponente al variare delle condizioni operative. La permeazione in miscela è risultata molto diversa rispetto quella in gas singolo. In particolare, la CO2 ha mostrato un incremento di permeanza in presenza di alcune specie, come l’idrogeno. In questo caso, infatti, essa usufruisce dell’effetto positivo esercitato dall’idrogeno sulla diffusività binaria, che regola la surface diffusion in miscela. Al contrario, le specie più debolmente adsorbite (H2, N2, CH4) hanno subìto una netta riduzione di flussi e permeanze in miscela, a causa dell’effetto di hindering che la CO2 adsorbita esercita sulla loro diffusione. Ciò si è tradotto in selettività di miscela (per esempio, 22 nel caso di CO2/N2 in SAPO-34) significativamente migliori rispetto a quelle valutate con i gas singoli. Si è dimostrato, quindi, come sia importante avere un’analisi del trasporto in miscela, nell’ottica di una valutazione realistica delle proprietà separative delle membrane, fondamentale in fase di progettazione di unità di separazione. Le previsioni modellistiche sono state confermate e corroborate da prove sperimentali per correnti a diversa composizione, effettuate su una membrana DDR fornita dal Professore Xuehong Gu, della Nanjing Tech University. Le misure sperimentali hanno confermato elevate selettività in miscela (per esempio, 106 e 17 nel caso di CO2/CH4 e CO2/H2), diverse da quelle calcolate sulla base di misure a gas singolo. Questi valori di selettività rendono le zeoliti particolarmente adatte per recuperare la CO2 da correnti di miscele multicomponente. Per quanto riguarda le miscele umide, si è dimostrato come l’acqua in fase vapore blocchi completamente la diffusione superficiale dei gas permanenti (H2, CO e CH4), i quali permeano solo per gas translation diffusion. Pertanto, la competizione tra surface diffusion e gas translation diffusion, espressa nel modello proposto, ha consentito di descrivere accuratamente la permeazione in membrane zeolitiche e di prevedere così il comportamento in ampi intervalli di condizioni operative. L’analisi modellistica ha confermato come l’alta affinità di queste membrane verso CO2 e H2O le renda particolarmente selettive e, dunque, indicate per ottenere correnti concentrate di permeato e retentato da poter riutilizzare e valorizzare.Item Povertà energetica e sviluppo economico nell'Afroica Subsahariana: l'opportunità delle microgrids per l'elettrificazione dei villaggi rurali(Università della Calabria, 2020-05-05) Mercuri, Michele; Menniti, Daniele; Sorrentino, Nicola; Pinnarelli, Anna; Critelli, SalvatoreL’attività di ricerca svolta in questa tesi si è focalizzata sull’analisi delle specifiche problematiche dei settori energetici di paesi in via di sviluppo (PVS), in particolare l’accesso all’energia elettrica nell’area dell’Africa sub-sahariana, e alle conseguenze che le difficoltà di approvvigionamento dell’energia causa nel percorso di sviluppo dei predetti Paesi. L'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA) stima che attualmente 1,18 miliardi di persone vivono senza aver accesso all'energia elettrica (il 16% della popolazione mondiale), di questi circa il 53% vive nel continente africano. Nonostante l’Africa subsahariana sia ricca di risorse energetiche primarie ha una produzione di energia elettrica molto limitata. Per lo sviluppo di questa regione, che concentra il 13% della popolazione mondiale ma che conta solo per il 4% della domanda globale di energia, poter contare su un ampio accesso a fonti energetiche affidabili ed economicamente accessibili risulta essere un fattore di cruciale importanza per lo sviluppo futuro del continente. L’impossibilità per le aree rurali di accedere in maniera sicura e costante all’energia elettrica porta ad una forte dipendenza energetica dalla biomassa tradizionale e conseguentemente frena la domanda stessa di energia nonché spesso la soluzione più comune in questi contesti consiste nell’utilizzare generatori diesel, che hanno un costo di investimento basso, ma che presentano una serie di svantaggi, tra cui elevati costi operativi, emissioni dannose per l’ambiente e per la salute ed elevata manutenzione. Da questi due aspetti derivano una serie di conseguenze negative che frenano il processo di sviluppo sia a livello locale che nazionale. In particolare, la popolazione delle zone rurali dei PVS è quella che soffre maggiormente le conseguenze del problema dell’accesso all’energia elettrica la manca di energia ostacola lo svilupppo economico e crea come principale conseguenza un costante flusso migratorio di popolazioni che si spostano dalle aree in esame verso aree più sviluppate (tipicamente l’area del continente europeo). L’obiettivo principale per ridurre sia i flussi migratori che portare sviluppo nelle zone dell’africa interessate dal fenomeno nonché creare opportunità di business per i paesi investitori sarebbe, pertanto, aumentare l‘accesso all’energia elettrica, è noto infatti che la grave carenza di infrastrutture elettriche di base mette a rischio gli sforzi profusi per raggiungere un più rapido sviluppo economico e sociale. Nel continente africano per quella minoranza di persone che ad oggi può usufruire di una connessione alla rete elettrica, la fornitura è spesso inaffidabile, il che rende necessario l’uso diffuso di privati e costosi generatori di riserva alimentati a diesel o a benzina. In molte aree, le tariffe elettriche sono tra le più alte al mondo e, fatta eccezione per il Sud Africa, le perdite riportate a causa della scarsa manutenzione delle reti di trasmissione e distribuzione sono doppie rispetto alla media mondiale. Per contrastare l’emigrazione pertanto si dovrebbero meglio utilizzare le risorse finanziarie destinate agli aiuti e favorire l’accesso a forme economiche di energia pulita. L’elettrificazione delle zone senza accesso all’energia può avvenire attraverso due modalità: l’ampliamento della rete di trasmissione nazionale o la generazione distribuita in isola, per quanto riguarda la prima modalità in molte aree rurali si manifestano forti vincoli di fattibilità tecnica ed economica della fornitura elettrica se promossa tramite il tradizionale sistema centralizzato. In questi casi, i sistemi in isola basati su fonti rinnovabili di energia sono l’unica soluzione percorribile. In questo contesto, questa tesi di dottorato si concentra principalmente sul problema dell’accesso all’energia elettrica nelle aree rurali dell’Africa subsahariana e sull’analisi di sistemi in isola. La tesi è suddivisa in tre parti principali: la prima parte propone un’approfondita analisi del contesto politico, economico e di sviluppo della rete elettrica in Africa ed in particolare nelle aree rurali subsahariane. Nella seconda parte si propone una descrizione delle caratteristiche principali e un’analisi, alla luce delle dimensioni della sostenibilità, del problema dell’accesso all’energia e si dettaglia un’analisi della situazione energetica dell’Africa del bilancio energetico e del costo dell’energia in alcune aree dell’Africa. La terza parte introduce i modelli che sono stati sviluppati per rispondere in maniera specifica alla mancanza di accesso all’energia elettrica e propone un modello di elettrificazione in isola sostenibile.Item Innovative Low-fouling membranes- an Advanced coating approach using UV-LED polymerisation(Università della Calabria, 2020) Gukelberger, Ephraim; Critelli, Salvatore; Gabriele, Bartolo; Figoli, Alberto; Hoinkis, JanOvercoming hurdles connected with increasing water scarcity exacerbated by climate change is one of the major challenges of this century. Membrane bioreactors (MBR) have been applied for more than two decades improving the water recovery of industrial and domestic wastewater treatment processes and ease this situation. Occurring membrane fouling phenomena pose a massive drawback for achieving a highly efficient filtration in the long run. One fouling mitigation approach is the novel low-fouling membrane coating using a polymerisable bicontinuous microemulsion (PBM). In this thesis, the membrane coating process and the layer polymerisation mainly initiated by UV-LED light was systematically studied. A casting process was evaluated on small scale samples (0.0085 m2) and further developed. For the first time UV-LED light induced PBM coating has been applied on a pilot scale of 3.125 m2 membrane surface area. Studies included the validation of a modified, low cost surfactant to reduce overall synthesis costs. Membrane pore intrusion of the low viscous PBM during the casting coating presented an obstacle to meet competitive filtration capacities compared to commercial ultrafiltration (UF) polyethersulfone (PES) membranes. Viscosity modification towards higher values was studied based on controlled radical polymerisation inhibition. Additionally, a high discrepancy to the pristine PBM coating solution was determined. The development and construction of an automated coating machine enabled high production quantities. Ultimately, the novel coating was tested in a customised pilot MBR for the treatment of domestic wastewater. The pilot tests allowed the direct and simultaneous comparison between a PBM coated and commercial PES module. Short stress tests through a flux step profile and a long-term operation were carried out under constant flux conditions. The PBM coated membrane showed lower permeability with a higher increase in the specific transmembrane pressure (TMP) within a 137-day trial period. Subsequently, post studies validated the chemical stability of the coating material qualitatively. Various experiments revealed limitations for low-strength domestic wastewater application in terms of lower critical flux. Based on these findings, a feasibility study of spray coating technology using two different atomisation approaches on a lab scale was conducted. Spray coating prevents shearing between the casting knife, the liquid PBM and the membrane surface which reduces the pore intrusion effect potentially. Various preliminary spray tests were examined to study the surface coverage along the membrane width in correlation with the given spray parameters. It was shown that there were structural differences of the polymerised coating layers compared to the casting coating techniques. In conclusion, spray coating using duel-fuel nozzles improved the membrane performance. Furthermore, high operation flexibility helped to produce defined spray coverages and layer thickness for any type of coating material as well as membrane substrate. However, some effects remain unclear. This requires a more fundamental study of material properties and atomisation technologies related to polymerisable bicontinuous microemulsions due to complex interactions.Item Applicazione della shallow water equations per la simulazione numerica a scala di bacino degli eventi alluvionali(Università della Calabria, 2020-04-16) Gangi, Fabiola; Critelli, Salvatore; Macchione, Francesco; Costanzo, CarmelinaLa valutazione del rischio idraulico connesso alle piene dei corsi d’acqua è particolarmente delicata quando gli eventi alluvionali hanno carattere impulsivo, come accade nei bacini di modeste dimensioni. L’approccio correntemente utilizzato per l’analisi idraulica è quello di individuare dei singoli tratti di interesse dei corsi d’acqua. L’analisi è condotta sulla base di idrogrammi di progetto ricavati mediante modelli idrologici del tipo afflussi-deflussi. In questa memoria sarà invece applicato un approccio basato sull’analisi degli effetti idraulici provocati da un evento meteorico considerando come dominio per il calcolo idraulico l’intero bacino idrografico. Tale approccio è in grado di individuare situazioni di pericolo in zone che magari non sarebbero state esaminate. L’uso di modelli idrodinamici basati sulle shallow water equations, è diventato oggetto di crescente interesse per simulare eventi a scala di bacino. Un fattore che può essere limitante ai fini dell’ottenimento di risultati conseguibili con il dettaglio fisico garantito dalle SWEs è la dimensione delle celle di calcolo. Questa deve essere sufficientemente piccola da garantire un’accurata simulazione degli effetti idraulici e contestualmente non troppo piccola per non rendere proibitiva la mole dei calcoli su domini estesi. In questa ottica, il presente lavoro propone di occuparsi dell’individuazione dei criteri per la delimitazione delle aree a pericolosità idraulica definendo la più grande dimensione che può essere assegnata alla cella di calcolo per ottenere risultati sufficientemente affidabili. A tal fine, un modello numerico basato sulle SWE, sviluppato dagli autori e parallelizzato utilizzando le direttive OPENMP e MPI, è stato applicato al bacino del fiume Beltrame, collocato sulla costa Est della Calabria. Il torrente Beltrame, come altri torrenti della fascia ionica calabrese, è stato interessato, in passato, da eventi alluvionali di notevoli dimensioni. Si prenderà qui in esame l’evento accaduto il 10 settembre 2000. La risoluzione dei dati topografici a disposizione è variabile. Il 39% ha una copertura di dati DTM a risoluzione 5 metri, il 59% ha copertura di dati LiDAR a risoluzione 1 metro e l’2% ha copertura di dati LiDAR a risoluzione 2 metri. A partire dai dati topografici, sono stati generati quattro domini computazionali con griglie di tipo non strutturato, uniforme, con elementi triangolari (con area variabile da 36 a 900 m2). Le differenze tra i risultati ottenuti sono stati confrontati in termini di estensione di aree allagate e distribuzione dei valori della pericolosità all’interno delle aree perimetrate, quest’ultima quantificata secondo il prodotto hV, dove h è la profondità della corrente in un assegnato punto e in un assegnato istante e V è la contestuale velocità. La valutazione della sovrapponibilità delle aree per ciascuna classe di pericolosità è stata eseguita utilizzando diversi indici quali: Hit Rate, False Alarm Ratio, Critical Success Index. L’analisi condotta nella presente memoria ha messo in luce che, a scala di bacino, gli errori sui massimi tiranti crescano significativamente al crescere delle dimensioni delle celle di calcolo, sebbene essi si mantengano più contenuti, anche usando le griglie più grossolane, per la parte valliva, caratterizzata da estensioni più ampie dell’area allagata. In ogni caso sembra che questo abbia una scarsa ricaduta sulla valutazione della pericolosità. I calcoli e i confronti hanno mostrato che le aree a diversa pericolosità si distribuiscono all’interno dell’area del bacino in maniera simile. Inoltre, anche se non si arriva ad una perfetta sovrapposizione areale, esse sono collocate spazialmente in modo che o si sovrappongono parzialmente o, se sono delle strisce sottili, hanno dislocazioni molto prossime le une alle altre. si ritiene che anche con la griglia più grossolana si possa impiantare una buona analisi della pericolosità a scala di bacino, certamente con precisione maggiore andando dai rami montani del reticolo – più stretti - a quelli più ampli che provocano esondazioni in zone vallive.Item Approccio metodologico per la valutazione modulare della vulnerabilità finalizzata alla riduzione dei rischi naturali antropici 2021(Università della Calabria, 2021-05-10) Maletta, Roberta; Critelli, Salvatore; Mendicino, GiuseppeVulnerability is an important component of risk assessment and represents the main element in the risk perception. Typically, the characteristics related to social, cultural, physical and institutional factors increase the susceptibility of an individual or a community, to the impacts of hazards. Vulnerability is described as a dynamic phenomenon that can vary significantly across time and space; it is greatly influenced by human actions and behaviors, by the emergency response related to road accessibility. As a consequence, there is a continuing need for risk reduction disaster strategies to shift attention from assessing hazard events toward reducing vulnerabilities within social systems. Describing and quantifying vulnerability is an important challenge along this path. Our current understanding of vulnerability is guided by methodologies, indicators and measurement standards derived from different schools of thought. This thesis presents a methodological approach to describe and to assess the vulnerability index at the inter-municipal scale, using three indices. Spatial analysis is conducted on the basis of census zones in an area defined as “Territorial Context” (TC) characterized by the union of municipalities. A measure of modular vulnerability is evaluated on the basis of inductive methods. Vulnerability is defined as the conditions determined from social and economic factors from human and climatic territorial pressures, from critical issues generated by past events and from the functioning of road infrastructures during an event. The three modular components of the vulnerability are: TCVIpeople (Territorial Context Vulnerability index-people); TCVIexposure (Territorial Context Vulnerability index-exposure); and TCVIemergency (Territorial Context Vulnerability index-emergency). Thirty-eight variables are selected and geoprocessed for each of the 195 census analysis units in the Mediterranean study area of southern Italy. Using Principal Components Analysis (PCA) with varimax rotation and Kaiser criterion for component selection, the social and territorial vulnerability index, are identified. The third vulnerability index, TCVIemergency, is processed through the transport modeling technique. In the latter case, a contextual interruption of all road network exposed to the highest level of hazard is assumed. Models are implemented to assess the forest fire, flood and landslide hazards. The TCVIemergency index is calculated (on the basis of the differences in travel time, after and before the event, from the origin (centroids of the census areas) to the destination points (strategic buildings in emergency planning and civil protection operational structures), using the shortest paths network model. This index can provides useful information for evacuation planning and rescue operation during emergency situations. A fuzzy logic model is used to evaluate the vulnerability classification, while the fuzzy overlay function is used to calculate the final aggregate TCVI index. The performance of classification models is measured by some statistical metrics. A dedicated Geographic Information System (GIS) is used to capture, geo-process and display spatial data recorded at different scales. The GIS technology allows to evaluate and visualize the results, through maps, as a realistic representation and to identify and manage the process. The results contribute to debates in contemporary literature on vulnerability in many ways. First these analyses constitute an attempt to quantify and mapping vulnerability at census area in a natural or handmade scenario. Secondly new variables like the road network representing the category most damaged during the events, with the greatest repercussions on the community and on the economy, are introduced. The current methods of vulnerability assessment are in fact mainly based on social aspects, the built environment and climatic factors, leaving out the importance of the road infrastructure. The model is developed at the census area, which is the smallest geographic unit that the National Institute of Statistics uses to aggregate demographic data, in an inter-municipal area. It is well known that vulnerability is a scale-dependent variable and it could be very accurate for larger spatial scales than the TC area. Moreover, new classification criteria for vulnerability maps are investigated, using fuzzy set theories. Finally, working with the territorial contexts TC, a new approach for risk reduction is defined, in order to better meet the needs of the Civil protection activities. This is the first national attempt to calculate the spatial distribution of vulnerability in a territorial context functional to emergency planning. Through this study, a comprehensive understanding of the relative driving components contributing to the overall vulnerability is achieved. Results show significant differences in the spatial distribution of the social vulnerability, highlighting the multidimensionality and heterogeneity of the municipal characteristics. The TCVI in the southern and central part of TC is higher than that its northern and western parts. In general, by analyzing the results of the vulnerability values it must be noted that about 56% of census areas are characterized by low and low-medium, while 35 % fall into categories labelled with high, very high and the remaining 9% falls into the moderate vulnerability category. The vulnerability maps provide useful territorial information, that can support policy-makers for prevention and emergency management. Within the context of natural and handmade hazards, the TCVI could be used to manage the repartition of resource, helps to determine which places may need specialized attention during immediate response and long-term recovery after an extreme event. It can provide an indication of the housing areas that need development and humanitarian aids and can provide guidance for better preparedness, response and mitigation strategies. The vulnerability maps can also be used as guidance to road administrations in the planning and in their investment to prioritize interventions and for normal maintenance and control activities. Actions and emergency measure are directly connected with resilience, then this work can help to strong intent to increase capacity building of human resources, better land use management, increasing preparedness and emergency measures that are taken during and after event. Following the introduction section, the present study is composed by two main sections that delve into: 1) conceptual frameworks for vulnerability and hazards assessments. This is accomplished by discussing the relevant primary research literature and analyzing the events recorded in the past; 2) methodological approaches to model natural and anthropic hazards and for vulnerability measuring in a Territorial Context. An application in the Territorial Context of Marina of Gioiosa Ionica in Southern Italy, is developed. Finally, the last section presents the main conclusions of the study and potential developments. Keywords: forest fire, landslide and flood hazard, vulnerability index, territorial context, indices and maps, social and territorial vulnerability, road susceptibility.Item Valorisation of plastic wastes from electrical and electronic equipment (WEEE) containing PVC by MFI-zeolites mediated catalytic pyrolysis(Università della Calabria, 2022-02-02) Marino, Alessia; Critelli, Salvatore; Giordano, Girolamo; Serrano, David P.